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詳解高集成度模擬前端AFE AD7124在RTD測溫場合的應用

發(fā)布時間:2020-03-25 責任編輯:lina

【導讀】隨著工業(yè)生產的發(fā)展,溫度測量與控制十分重要,溫度參數(shù)的準確測量對輸出品質、生產效率和安全可靠的運行至關重要。作為一家高性能模擬大廠,ADI公司擁有完善的測溫/控溫方案,從無源的電阻式溫度檢測器RTD、熱電偶Thermocouple (TC),到直接電流/電壓模擬量輸出、SPI/IIC數(shù)字接口輸出的半導體溫度傳感器。
   
隨著工業(yè)生產的發(fā)展,溫度測量與控制十分重要,溫度參數(shù)的準確測量對輸出品質、生產效率和安全可靠的運行至關重要。作為一家高性能模擬大廠,ADI公司擁有完善的測溫/控溫方案,從無源的電阻式溫度檢測器RTD、熱電偶Thermocouple (TC),到直接電流/電壓模擬量輸出、SPI/IIC數(shù)字接口輸出的半導體溫度傳感器。
 
與ADI合作三十多年的代理商——Excelpoint世健公司技術支持工程師Vincent Chen向我們介紹了ADI公司廣受歡迎的適用于工業(yè)接觸式RTD測溫的模擬前端AFE AD7124-4/8。
 
詳解高集成度模擬前端AFE AD7124在RTD測溫場合的應用
圖1:AD7124-4/8內部框圖
 
AD7124針對RTD測溫而優(yōu)化的豐富特性有以下幾點:
 
1)6種可編程匹配激勵電流,從50 µA、100 µA、250 µA、500 µA、750 µA到1 mA
 
2)xMux可將兩路恒流源,切至所需通道,靈活構成2/3/4線制PT100測溫
 
3)50 Hz/60 Hz同時抑制(25 SPS,40mS單周期建立,62dB rejection)
 
4)模擬輸入緩沖器AIN buffer,再加上8種PGA可編程增益,1-128 V/V,無需外部額外的調理電路
 
5)比例式Ratiometric測量,消除激勵電流源的精度和漂移等誤差源。
 
ADI官網(wǎng)可以檢索到測試驗證過的實驗室電路Circuit Note: 《CN-0381, 采用低功耗、精密、24位Σ-Δ型ADC的全集成式4線RTD測量系統(tǒng)》;以及《CN0383, 采用低功耗、精密、24位Σ-Δ型ADC的全集成式3線RTD測量系統(tǒng)》。
 
采用兩點校準和線性化,在−50℃至+200℃的溫度范圍內,3線系統(tǒng)的整體精度優(yōu)于±1℃。 在全功率模式、選擇sinc4濾波器、輸出數(shù)據(jù)速率為50 SPS的條件下,系統(tǒng)的典型無噪聲碼分辨率為17.9位;在低功耗模式、選擇后置濾波器、輸出數(shù)據(jù)速率為25 SPS的條件下,系統(tǒng)的典型無噪聲碼分辨率為16.8位。
 
詳解高集成度模擬前端AFE AD7124在RTD測溫場合的應用
圖2:溫度精度測量(Sinc4濾波器、全功率模式、50 SPS,僅執(zhí)行25℃一次性校準)
 
ADI出版的技術周刊《模擬對話Analog Dialogue》,解析了ADC前端R-C無源器件對測量精度的影響,詳見ADI官網(wǎng)的《RTD比率式溫度測量的模擬前端設計考慮》。
 
詳解高集成度模擬前端AFE AD7124在RTD測溫場合的應用
圖3:使用AD7124進行RTD測量的模擬輸入配置
 
一片AD7124-8最多可支持8路3線制RTD。若對EMC抗擾要求很高,建議改用右側的接法,一階無源濾波的R/C值,可以取大。此時一片AD7124-8,僅支持4路3線制RTD。
 
詳解高集成度模擬前端AFE AD7124在RTD測溫場合的應用
圖4:三線制的兩種接法,側重于通道密度或者EMC性能
 
AD7124靈活的硬件配置,需配合同樣靈活的軟件配置,來最終實現(xiàn)。共計有8種獨立設置(Channel Register不同于物理通道,甚至可以8/16路物理通道,采用同一套Config),每種設置包括以下四個寄存器:
 
• 配置寄存器 Config_N
• 濾波器寄存器 FILTER_N
• 失調寄存器 OFFSET_N
• 增益寄存器GAIN_N
 
詳解高集成度模擬前端AFE AD7124在RTD測溫場合的應用
圖5:差分和單端混合配置(使用多種公用設置)
 
ADI官網(wǎng)提供non-os的驅動代碼,一段典型的驅動初始化代碼,如下:
詳解高集成度模擬前端AFE AD7124在RTD測溫場合的應用

詳解高集成度模擬前端AFE AD7124在RTD測溫場合的應用
 
ADI官網(wǎng)提供non-os的驅動代碼,一段典型的驅動初始化代碼ADI官網(wǎng)提供non-os的驅動代碼,一段典型的驅動初始化代碼
以下為建議ADC配置流程:
 
據(jù)了解,在世健公司的技術支持下,多家業(yè)內知名的本土工控大廠采用AD7124-8設計的多通道RTD/TC測溫板卡,已量產上市。
 
關于世健——亞太區(qū)領先的元器件授權代理商
 
世健是完整解決方案的供應商,為亞洲電子廠商包括原設備生產商(OEM)、原設計生產商(ODM)和電子制造服務提供商(EMS)提供優(yōu)質的元器件、工程設計及供應鏈管理服務。
  世健與供應商及電子廠商緊密協(xié)作,為新的科技與趨勢作出定位,并幫助客戶把這些最先進的科技揉合于他們的產品當中。集團分別在新加坡、中國及越南設有研發(fā)中心,專業(yè)的研發(fā)團隊不斷創(chuàng)造新的解決方案,幫助客戶提高成本效益并縮短產品上市時間。世健研發(fā)的完整解決方案及參考設計可應用于工業(yè)、無線通信及消費電子等領域。
 
  世健是新加坡的主板上市公司,總部設于新加坡,擁有約750名員工,業(yè)務范圍已擴展至亞太區(qū)40多個城市和地區(qū),遍及新加坡、馬來西亞、泰國、越南、中國、印度、印度尼西亞、菲律賓及澳大利亞等十多個國家。世健集團在2019年的年營業(yè)額超過9億7千萬美元。世健于1993年開始發(fā)展中國業(yè)務,中國區(qū)總部設于香港,并擁有11個分公司及辦事處、研發(fā)中心及物流中心,業(yè)務遍及中國多個城市和地區(qū)。
(來源:Excelpoint世健公司技術支持工程師Vincent Chen)

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